[发明专利]利用甜高粱茎秆浓缩汁液生产燃料乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，涉及一种生产乙醇的方法，更具体地是涉及一种利用甜高粱茎秆浓缩汁液制备燃料乙醇的方法。

背景技术

化石能源的过量开采和使用，使世界面临严重的能源危机和环境危机，寻找替代的可持续的环保的绿色能源，成为世界能源战略的重点。生物质因其清洁、可循环再生等优点被认为是最有希望的替代能源之一。从目前的技术水平看，最成熟的技术是从生物体内提取油类，或将糖质和淀粉质原料转化成燃料乙醇。目前中国主要以陈化粮为原料生产燃料乙醇，但生产成本在4000元/吨以上，而且还造成粮食的浪费。因此当前最主要的任务是加大研究力度，寻找新的生产燃料乙醇的原料，降低生产燃料乙醇的成本。甜高粱茎秆富含糖分和纤维，是一种比较理想的生产燃料乙醇的原料。

甜高粱是普通高粱的变种，是优良的饲料，也是生产酒精的优质原料。与其它能够生产酒精的能源作物相比，具有明显的优势：第一，甜高粱属C₄植物，光合作用效率高，它所合成的碳水化合物的产量是玉米或甜菜的2-3倍。一般每公顷产鲜茎秆75吨，籽粒1.8-7.5吨。第二，甜高粱属高能作物，生长旺盛期每亩甜高粱每天合成的碳水化合物可生产3.2L乙醇，而玉米、小麦和普通高粱分别只有1L、0.2L和0.6L。第三，甜高粱抗旱、耐涝、耐盐碱，适应环境能力强。我国耕地面积有限，因此盐碱地，特别是海滨滩涂，是发展燃料乙醇产业最理想的区域，而甜高粱是生产燃料乙醇的最适宜原料作物。从生产条件看，我国盐碱地的面积为5.2亿亩，已开垦种植的只有8652.58万亩，开发利用潜力巨大。

目前，利用甜高粱茎秆生产乙醇研究较多的是利用甜高粱茎秆汁液或籽粒加汁液的方法进行发酵生产，如中国专利申请号：200710304648.8《一种利用甜高粱制备乙醇的方法》、申请号：200510076833.7《甜高粱秸秆汁液生产乙醇的方法》等，这些专利申请中公开的甜高粱茎秆汁液中糖浓度较低，生产出的乙醇浓度低，这在工业生产上其经济性较差。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的甜高粱茎秆汁液液体发酵生产的乙醇浓度较低的不足，提供一种利用甜高粱茎秆浓缩汁液生产燃料乙醇的方法。

本发明的技术方案概述如下：

利用甜高粱茎秆浓缩汁液生产燃料乙醇的方法，由下述步骤组成：

(1)机械压榨甜高粱茎秆，获得糖液；

(2)浓缩所述糖液得到糖汁，使糖汁中总糖的质量浓度达到50％-63％；

(3)调节步骤(2)获得的糖汁的浓度，得到总糖的质量浓度为5％-13.5％的稀糖汁，调节pH至3.8-4.5，并加入青霉素，使青霉素浓度为0.5-10U/ml；

(4)加入酿酒酵母菌，进行酵母培养；

(5)流加所述步骤(2)获得的糖汁，进行发酵；

(6)精馏，获得乙醇，再经脱水，得燃料乙醇。

所述步骤(2)中所述浓缩是采用机械蒸汽再压缩技术进行。

所述步骤(4)为：加入酿酒酵母菌，使所述酿酒酵母菌的质量浓度为0.01％～0.3％；在30±5℃、搅拌转速为40-150rpm，每间隔0.1-3小时通无菌空气1-10min，所述无菌空气的通入量为0.1-10m³/m³发酵液/h，待酵母菌浓度达到1.0×10⁸个细胞/ml以上，停止通无菌空气。

所述步骤(5)为：流加所述步骤(2)获得的糖汁，糖汁流加的速度控制在发酵液中总糖的质量浓度在15％以下，待发酵液中乙醇的体积浓度为6％～7％时停止流加，采用间歇发酵、半连续发酵、连续发酵或带有酵母回用的发酵方式发酵，待发酵液中乙醇的体积浓度为12.0％-18.0％，残总糖的质量浓度在2.0％以下，残还原糖的质量浓度为0.2％以下时停止发酵。